負荷傳感器對電子萬能試驗機準確度的影響

　傳感器是電子萬能試驗機的主要測量部件,其技術指標對試驗機的準確度指標影響很大。

　　(1)傳感器的準確度

　　用于傳感器出廠檢驗的力標準機主要分為靜重式、杠桿式和疊加式等幾種。其中靜重式力標準機準確度最高,一般可以達到0005%～001%的準確度,可檢定002級～003級的傳感器,但由于采用砝碼直接加荷,因此制造價格高,除個別大型傳感器廠的靜重式力標準機可達到100kN～200kN外,一般傳感器生產廠家的靜重式力標準機多為10kN。多數廠家檢定10kN以上傳感器時,采用價格較低的杠桿式或疊加式力標準機,其準確度為003%,因此只能檢定01級的傳感器。由于測量手段的限制,10kN以上的國產傳感器準確度實際上多數為01級或以下。

　　試驗機制造廠家選用的傳感器級別一般為003級至01級。但部分傳感器廠家檢驗能力不夠,卻仍然將01級的傳感器標稱為003、或005級,此類傳感器用在電子試驗機上,就會對

試驗機準確度產生較大影響。其次,由于市場競爭激烈,近幾年試驗機價格大幅下降,制造廠家出于對成本的考慮,會選用級別較低、價格較便宜的01級傳感器,并認為使用01級的傳感器制造1級的試驗機綽綽有余,這也對試驗機準確度產生影響。同時,由于檢定規程中采用的是滿量程相對誤差,因此轉換為相對誤差時傳感器的準確度更低。

　　(2)傳感器的穩定性

　　影響負荷傳感器性能的指標包括:重復性(%FS)、直線度(%FS)、滯后(%FS)、長期穩定性(%FS/月)、蠕變/蠕變恢復(%FS)、輸出溫度影響(%FS/10K)等。其中“重復性、直線度、滯后”合稱綜合誤差,為主要技術指標。由于電子試驗機在計算機數據處理軟件方面,具有內部校準和非線性修正程序,可以對傳感器的非線性誤差進行修正,使試驗機在標定后的示值誤差數據非常好,可以在±02%～±03%以內,但試驗機制造廠家往往只關注綜合誤差指標,而容易忽視其他幾個技術指標,造成試驗機的長期穩定性不理想。

其中,輸出溫度影響是傳感器的一個重要指標,以003級傳感器為例,其輸出溫度影響允差為±003%FS/10K,即溫度每變化10℃,傳感器信號輸出會產生±003%FS的變化,即在10%量程時有可能產生±03%的變化。同樣,003級傳感器的長期穩定性為±006%FS/月,即在10%量程時有可能產生±06%的變化。

這些誤差是無法通過軟件程序進行修正的。在實際檢定工作中,檢定人員會發現,一些電子試驗機在標定后數據值非常好,但過一段時間就會出現較大的誤差,這往往就是由于傳感器不穩定造成的。

　　(3)傳感器使用下限的問題

　　由于現在的A/D轉換技術發展迅速,20位、甚至24位的轉換模塊都已開始普及應用,對傳感器輸出電信號的測量已經比較準確,因此試驗機生產廠家也不斷擴展試驗機的測量下限,從原來的10%擴展到現在的1%,甚至05%都有,但這只是考慮了A/D轉換的因素,并沒有考慮傳感器的因素。從負荷傳感器的檢定規程可以看出,負荷傳感器的檢定點是從10%～20%開始,其技術指標也是以此為依據確定的,在傳感器1%的量程下使用,各種因素對傳感器的影響是不確定的,傳感器的零點漂移和零點溫度影響等指標會對測量誤差產生較大的影響。例如,003級傳感器的零點漂移為0015%FS,在1%量程下,其漂移量就為15%,遠超出試驗機的允差,并且無法用軟件程序修正。 同時,由于許多電子試驗機具有零位自動跟蹤功能,零點輸出值在一定范圍內變化時,程序會將其自動置零,我們平時看到試驗機的零點值十分穩定就是這個原因,但這就令我們沒法知道真正的零點漂移誤差。